宇宙| 多宇宙| 平行宇宙| 时空| 大爆炸理论

有大量的科学证据支持不断扩展的宇宙和大爆炸的图片。 在持续时间少于10 ^ -30秒的情况下,释放了宇宙的全部质量能。 NASA / GSFC是我们宇宙历史上发生过的最富有活力的事情

自大爆炸以来只有138亿年,任何信息可以传播的最高速度-光速-都是有限的。 即使整个宇宙本身可能确实是无限的,可观察的宇宙也是有限的。 但是,根据理论物理学的主要思想,我们的宇宙可能只是更大的多重宇宙的一个微小区域,其中包含许多宇宙,甚至可能是无限个。 其中有些是实际的科学,但有些不过是投机的,如意算盘的思考。 这是分辨哪一个的方法。 但是首先,要有一点背景。

如今,关于宇宙的一些事实相对容易观察,至少使用世界一流的科学设施即可观察到。 我们知道宇宙正在膨胀:我们可以测量有关银河系的属性,这些属性既可以告诉我们它们的距离,也可以告诉我们它们离开我们的速度有多快。 它们离得越远,它们消失的速度就越快。 在广义相对论的背景下,这意味着宇宙正在扩展。

如果今天的宇宙在扩展,那就意味着它过去更小,更密集。 往回推算足够远,您会发现事物也更加均匀(因为重力需要时间使事物聚集在一起)和更热(因为光的波长越小意味着能量/温度越高)。 这使我们回到了大爆炸。

从宇宙大爆炸到现在,从宇宙大爆炸到现在的宇宙历史插图。 美国国家航空航天局(NASA)/世界气象组织(WMAP)科学团队

但是,大爆炸并不是宇宙的开始! 我们只能推断出大爆炸的预测破裂之前的某个时期。 我们在宇宙中观察到许多事情,大爆炸无法解释,但是建立大爆炸的新理论-宇宙通货膨胀-可以解释。

膨胀期间发生的量子涨落在整个宇宙中扩展,并且当膨胀结束时,它们变为密度涨落。 随着时间的流逝,这导致了当今宇宙的大规模结构以及CMB.E中观测到的温度波动。 SIEGEL,来自ESA / PLANCK的图像以及DOE / NASA / NSF的CMB研究机构间任务力

在1980年代,研究了通货膨胀的许多理论后果,包括:

  • 大型结构的种子应该是什么样的,
  • 温度和密度的波动应存在于大于宇宙视界的尺度上,
  • 所有空间区域,即使有波动,也应具有恒定的熵,
  • 高温的大爆炸应该达到最高温度。

在1990年代,2000年代和2010年代,这四个预测都得到了非常精确的观测证实。 宇宙通货膨胀是赢家。

膨胀会导致空间呈指数增长,这会非常迅速地导致任何先前存在的弯曲或不光滑的空间显得平坦。 如果宇宙是弯曲的,那么它的曲率半径至少比我们所观察到的大数百倍。 SIEGEL(L); 内德·赖特的美容教程(R)

通货膨胀告诉我们,在大爆炸之前,宇宙中没有充满粒子,反粒子和辐射。 取而代之的是,它充满了空间本身固有的能量,而这种能量导致空间以快速,无情和指数的速度膨胀。 在某个时候,通货膨胀结束了,所有(或几乎所有)能量都转化为物质和能量,从而引发了炙手可热的大爆炸。 通货膨胀的结束,以及我们宇宙的再加热,标志着炙手可热的大爆炸的开始。 宇宙大爆炸仍在发生,但这还不是开始。

通货膨胀预示着我们无法观察到的部分之外还将存在大量不可观测的宇宙。 但这不仅给我们带来了更多好处。 SIEGEL /超越银河

如果这是完整的故事,那么我们所拥有的只是一个极其庞大的宇宙。 它到处都具有相同的特性,到处都具有相同的定律,并且超出我们可见范围的部分将与我们所处的位置相似,但是没有理由将其称为多重宇宙。

在此之前,您要记住,物理上存在的所有事物本质上必须是固有的量子。 即使是通货膨胀,加上所有未知因素,也必须是一个量子场。

通货膨胀的量子性质意味着它在宇宙的某些“口袋”中结束,而在另一些宇宙中继续存在。 它需要滚下比喻的山丘进入山谷,但如果是量子场,则扩展意味着它将在某些区域结束,而在其他区域继续。 SIEGEL /超越银河

如果您随后要求膨胀具有所有量子场都具有的特性:

  • 其属性具有固有的不确定性,
  • 用波函数描述该场,
  • 该字段的值会随着时间的流逝而扩展,

您得出令人惊讶的结论。

无论发生充气的地方(蓝色立方体),随着时间的推移,它都会成倍地增加空间区域。 即使有很多多维数据集表明通货膨胀结束(红色Xs),也有很多地区通货膨胀将持续到未来。 永无止境的事实使通货膨胀一旦开始就“永恒”。 SIEGEL /超越银河

通货膨胀不会一次到处结束,而是在任何给定时间在选定的,断开连接的位置结束,而这些位置之间的空间仍在继续膨胀。 应该有多个巨大的空间区域,通货膨胀结束并且开始出现热的大爆炸,但是它们之间永远不会相遇,因为它们被不断膨胀的空间隔开。 无论通胀在何处开始,至少在某些地方,都可以保证永远持续下去。

在通货膨胀结束的地方,我们遇到了大爆炸。 我们观察到的宇宙部分只是该地区通货膨胀结束的一部分,除此之外,还有更多不可观察的宇宙。 但是,有无数个地区,彼此之间都没有联系,却有着相同的故事。

在不断扩大的宇宙海洋中因果关系彼此断开的多个独立宇宙的例证是对多宇宙概念的描述。 在大爆炸开始,通货膨胀结束的地区,扩张率将下降,而通货膨胀在两个这样的地区之间继续存在,永远将它们分开。

那就是多元宇宙的想法。 正如您所看到的,它基于理论物理学的两个独立的,公认的且广为接受的方面:万物的量子性质和宇宙膨胀的性质。 无法测量它,就像无法测量我们宇宙中不可观察的部分一样。 但是事实证明,支撑它的两个理论是膨胀理论和量子物理学。 如果它们是正确的,那么多元宇宙就是不可避免的结果,而我们生活在其中。

多元宇宙的想法指出,像我们自己的宇宙有任意数量的宇宙,但这并不一定意味着我们之外还有另一个版本,这当然并不意味着有任何机会碰到自己的替代版本……或来自另一个宇宙的任何东西。李·达维/弗里克

所以呢? 不是很多,是吗? 有许多理论上的结果是不可避免的,但由于无法测试它们,我们无法确定。 多元宇宙就是其中的一长串。 这不是特别有用的实现,只是这些理论中的一个有趣的预测。

那么,为什么这么多理论物理学家撰写有关多元宇宙的论文呢? 关于平行宇宙以及它们通过这个多重宇宙与我们自己的联系? 他们为什么声称多元宇宙与弦线景观,宇宙学常数以及甚至我们的宇宙终生微调的事实有关?

因为尽管这显然不是一个好主意,但他们没有更好的主意。

字符串格局可能是一个充满理论潜力的引人入胜的想法,但它并不能预测我们在宇宙中可以观察到的任何东西。 通过解决``非自然''问题而激发出的美丽观念本身不足以达到科学所要求的水平。

在字符串理论的上下文中,有大量参数在原则上几乎可以具有任何值。 该理论没有为它们做任何预测,因此我们必须手工输入:字符串vacua的期望值。 如果您听说过巨大的数字,例如在弦理论中出现的著名10500,那么字符串vacua的可能值就是它们所指的值。 我们不知道它们是什么,也不知道为什么它们具有它们所具有的价值。 没有人知道如何计算它们。

多重宇宙其他口袋中可能存在的不同平行“世界”的表示。PUBLICDOMAIN

因此,有人说“这是多元宇宙!” 思路如下:

  • 我们不知道为什么基本常数具有它们所具有的值。
  • 我们不知道物理定律为何如此。
  • 弦理论是一个框架,可以为我们提供具有基本常数的物理定律,但可以为我们提供其他定律和/或其他常数。
  • 因此,如果我们有一个巨大的多元宇宙,其中许多不同的区域具有不同的定律和/或常数,则其中之一可能是我们的。

最大的问题是,这不仅具有很大的投机性,而且鉴于我们所知道的通货膨胀和量子物理学,没有理由假定膨胀的时空在不同的区域具有不同的定律或常数。

对这种推理方式印象深刻吗? 几乎没有其他人。

我们的宇宙产生像地球这样的世界的可能性有多大? 如果控制我们宇宙的基本常数或定律不同,那么这些可能性有多大可能呢? 这样的一本书就是《幸运的宇宙》的封面,它探讨了这些问题。

正如我之前所解释的,多元宇宙本身并不是一门科学理论。 确切地说,这是物理学定律的理论结果,因为当今人们对它们的理解最为深刻。 这些定律甚至可能是不可避免的结果:如果您有一个受量子物理学支配的膨胀宇宙,那么这是您必然要解决的问题。 但是,就像弦论一样,它也有一些大问题:它无法预测我们观察到的任何事物,没有它就无法解释,它也无法预测我们可以寻找的任何确定的事物。

量子场论计算的可视化,显示了量子真空中的虚拟粒子。 即使在空的空间中,该真空能量也不为零。 它在多元宇宙的其他区域中是否具有相同的恒定值是我们未知的,但没有动力这样做.DEREK LEINWEBER

在这个物理宇宙中,重要的是要观察我们所能做到的一切,并衡量我们可以收集到的每一点知识。 我们仅希望从全套可用数据中得出关于宇宙性质的有效科学结论。 其中一些结论将带来我们可能无法衡量的影响:多重宇宙的存在由此而产生。 但是当人们争辩说他们可以得出关于基本常数,物理定律或弦真空值的结论时,他们就不再在做科学。 他们在猜测。 一厢情愿的想法不能替代数据,实验或可观察的事物。 除非我们拥有这些知识,否则请注意多元宇宙是我们今天拥有的最好的科学的结果,但是它并没有做出我们可以检验的科学预测。

希望这可能对天体物理学这个主题带来一些重要性。

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